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电力系统自动化 2019年第9期43卷 59-67页

作者：江岳文陈梅森温步瀛福州大学电气工程与自动化学院福建省福州市350116 国网福建省电力有限公司检修分公司福建省福州市350005

由于风电的不确定性,含有风电较多的系统将引入日内市场,以减小实时市场的功率偏差,提高系统运行的经济性和稳定性。文中利用区间模型表示风电出力的不确定性,在日前市场中考虑日内市场风电偏差功率的不确定性,建立日前市场和模拟日内... 详细信息

由于风电的不确定性,含有风电较多的系统将引入日内市场,以减小实时市场的功率偏差,提高系统运行的经济性和稳定性。文中利用区间模型表示风电出力的不确定性,在日前市场中考虑日内市场风电偏差功率的不确定性,建立日前市场和模拟日内市场联合优化模型;在各个日内市场考虑对应实时市场风电偏差功率的不确定性,建立各日内市场和模拟实时市场联合优化模型。在日前市场和日内市场中考虑购电决策者的后悔心理,以鲁棒后悔度最小为目标,实现分阶段不同时间尺度购电出清优化,提高日前市场和日内市场购电方案的经济性和鲁棒性。最后,基于一个具体算例对优化模型和结果进行详细的分析,体现了两阶段优化出清方法的可行性和优越性。

关键词：鲁棒后悔度日前市场优化日内市场优化实时市场风电

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基于鲁棒后悔度的光储微网优化调度

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电网技术 2017年第1期41卷 106-111页

作者：王刚孙文健李歧强王鲁浩山东大学控制科学与工程学院山东省济南市250061

提出了一种光储微网系统的鲁棒后悔度优化调度方法,以抑制系统中光伏输出和负荷需求的不确定性扰动。依据不确定参数的预测值及分时电价,动态非均匀划分调度时段以降低求解复杂度。考虑到蓄电池循环寿命在不同充放电深度下的损耗,构建... 详细信息

提出了一种光储微网系统的鲁棒后悔度优化调度方法,以抑制系统中光伏输出和负荷需求的不确定性扰动。依据不确定参数的预测值及分时电价,动态非均匀划分调度时段以降低求解复杂度。考虑到蓄电池循环寿命在不同充放电深度下的损耗,构建光储微网鲁棒后悔度优化调度模型。由于模型求解属于一类带有非线性的双层优化问题,采用拉格朗日两段松弛和交叉熵混合求解算法获取鲁棒优化调度方案。算例仿真表明,所提求解算法能够实现最大扰动下的经济后悔度最小化,并且动态非均匀调度时段划分能够加快优化模型求解速度。相对于确定性优化调度,鲁棒后悔度优化能够有效减少不确定性因素对模型的影响,从而验证了所提优化调度方法的有效性和可行性。

关键词：微网鲁棒后悔度不确定性优化调度

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基于鲁棒后悔度的日前市场购电联合优化

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电工技术学报 2019年第9期34卷 1971-1983页

作者：江岳文陈梅森福州大学电气工程与自动化学院福州350108 福建省电器智能化工程技术研究中心福州350108

随着风电并网规模的不断增大,风电输出功率的不可预测性对电力市场交易的影响增大,弃风比例增加。为了优化日前市场的交易计划并合理利用风资源,该文联合日前能量市场、备用容量市场以及实时平衡市场优化日前购电计划,用区间数表示风电... 详细信息

随着风电并网规模的不断增大,风电输出功率的不可预测性对电力市场交易的影响增大,弃风比例增加。为了优化日前市场的交易计划并合理利用风资源,该文联合日前能量市场、备用容量市场以及实时平衡市场优化日前购电计划,用区间数表示风电出力的不确定性和实时市场电价的不确定性。在确定日前市场最优购电策略时,由于风电出力和实时市场的能量平衡费用无法准确预知,该文考虑购电决策者的后悔心理,以鲁棒后悔度最小为目标得到日前市场最优购电策略。具体算例分析表明,该文购电方案可以有效降低购电决策者的后悔心理,合理利用风资源,降低购电成本。

关键词：风电日前能量市场备用容量市场实时市场鲁棒后悔度购电联合优化

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主动配电网多源协同优化调度

主动配电网多源协同优化调度

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作者：禹建芳华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

近年来,全球各国面对负荷量不断提升、能源短缺及生态恶化等诸多压力,通过大力发展可再生能源以实现能源结构的转型。然而可再生能源出力具有强随机性,使得配电网运行过程受到扰动,出现供电质量降低、运行安全性恶化等问题。与此同时,... 详细信息

近年来,全球各国面对负荷量不断提升、能源短缺及生态恶化等诸多压力,通过大力发展可再生能源以实现能源结构的转型。然而可再生能源出力具有强随机性,使得配电网运行过程受到扰动,出现供电质量降低、运行安全性恶化等问题。与此同时,传统配电网已经无法满足当下规模庞大的调度要求,协调能力落后。作为新的技术发展方向,主动配电网受到广泛关注,系统中包含更多的电源和负荷侧资源,结构更加灵活可调,通过对可控资源进行主动优化调度,实现电网优化运行。因此,为保证新能源安全高效并网,本文综合利用电源侧和用户侧的资源,计及源荷的不确定性对主动配电网进行多源协同优化。首先,依托主动配电网的平台,在加入燃气轮机、风电、光伏电站的基础上配置无功补偿设备,以分时电价和可中断负荷作为需求响应方式参与配电网的优化调度,建立了主动配电网优化调度模型。首先采用拉丁超立方建模模拟风光出力随机性场景,然后依据灵敏度指标指导无功补偿装置接入点,建立了综合考虑电网运行安全指标和经济指标的目标函数。通过对比分析三种策略下的配电网运行结果,表明所提出的主动配电网策略合理有效,能在不影响用户用电需求的前提下,提高电网系统调度的灵活性和经济性。其次,针对主动配电网中源荷两侧的随机性,采用拉丁超立方抽样来处理风光和负荷出力的不确定性,并且通过划分电价时段,利用价格弹性矩阵引导用户在次日的用电行为。为了研究储能电池在主动配电网有功无功优化的作用,提出了风电和光伏基站内储能系统配置模型。算例仿真设置了三种不同策略进行分析,表明了分时电价能够优化负荷曲线,缓解配电网供电压力;在主动配电网中配置储能系统,可以为电网提供无功支撑,降低有功网损,有效地提升配电网运行可靠性。最后,本文考虑用鲁棒模型对包含新能源的主动配电网进行建模分析,与前两章所采用的拉丁超立方进行对比,分析两种建模方式的优化效果。文中引入鲁棒后悔度的概念设计主动配电网优化调度策略,采用区间法描述新能源出力,将风光出力波动限制在区间范围之内。此外在日前策略制定时用实时平衡功率应对风光误差,降低决策者的后悔心理,由此建立基于鲁棒后悔度的主动配电网优化调度模型。算例分析表明,该调度方案能够有效减少随机变量波动对次日电网运行影响,保证调度策略适应次日新能源误差。

关键词：主动配电网协同优化需求响应储能鲁棒后悔度

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含热电联产机组的虚拟电厂博弈研究

含热电联产机组的虚拟电厂博弈研究

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作者：陈思璇华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

由于我国存在能源利用率较低、一次能源浪费等现象,大规模发展新能源并消纳新能源,减少环境污染,降低碳排放已经成为我国电力行业的关键转型目标。而在我国北方供暖时期,风电的反调峰特性使得“风热冲突”现象尤为严重,导致三北地区产... 详细信息

由于我国存在能源利用率较低、一次能源浪费等现象,大规模发展新能源并消纳新能源,减少环境污染,降低碳排放已经成为我国电力行业的关键转型目标。而在我国北方供暖时期,风电的反调峰特性使得“风热冲突”现象尤为严重,导致三北地区产生严峻的弃风限电情况,然而,如果允许大批量新能源优先上网,这不仅对系统调控带来巨大挑战,也会严重影响市场交易的秩序。虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)能通过先进高效的信息交流技术,聚合多种分布式能源,且VPP便于通过多种手段协调这些电力资源参与能源市场,实现优势互补。博弈论作为能源商参与竞争的一种方法,VPP可以利用该理论参与到不同市场的博弈中以实现不同的目的,一方面既可利用非合作博弈论实现能源商、售电方和用户的互相独立不协作、各自争取自身利益的博弈行为,另一方面也可通过合作博弈实现不同参与者的合作投标和分配问题。因此为解决“风热冲突”下大量消纳新能源会严重影响市场经济性的问题,本文对含热电联产机组的虚拟电厂博弈问题进行了研究。由于在供暖季时,热电联产(combined heat and power,CHP)机组需按照“以热定电”方式运行,大量纯凝机组被迫停机,系统内调峰资源不足,导致部分地区新能源消纳有限,而VPP虽然能将三北地区的常规能源单元聚合成一个利益体去消纳风电,但这些能源商可能分属不同经营单位,仍具有个体经济独立性,因此首先研究了利用舒适度将热负荷转换成柔性可调资源的虚拟电厂调动负荷侧电力资源参与VPP的博弈模型,该模型以参与者竞标电价和电量为决策变量,以最小化VPP总运行成本为目标,并进一步考虑舒适度补偿和蓄热罐等策略以提高热电联产机组的灵活性。算例分析表明文中的舒适度补偿等策略既能有效提高热电机组灵活性,又能降低VPP总成本。其次考虑到能源商参与到多个交易市场中能取得更高效益的情况,构建了以电力市场、热能市场和绿证市场为主的多目标市场交易框架,建立了满足电热市场情况下整体市场实现最低购买成本的非合作博弈模型,并通过建立考虑鲁棒后悔度的模型解决新能源出力不确定性问题;仿真结果表明,参与绿证市场可有效促进新能源上网,且三个市场不同的权重比会影响博弈结果,当绿证市场占比过重时,会严重影响市场调度结果,因此市场决策者制定调度方案时需选取合适的权重系数;此外采用基于鲁棒后悔度的调度模型参与博弈能有效降低新能源出力不确定性的影响,有助于决策者做出对随机性适应最好的调度方案。最后,考虑到三北地区的火电厂能通过参与深度调峰来促进消纳新能源,因此本文建立了考虑多重不确定性的两阶段虚拟电厂深度调峰竞价模型。首先利用拉丁超立方场景(Latin hypercube Scene,LHS)法对用户负荷和风电出力进行预测,通过多个场景来描述两者的不确定性,并获得不同场景下各VPP的期望投标电量,进一步考虑不同场景下竞争对手可能的报价策略和投标量,对每个VPP进行预出清以获得该参与者在所有场景下的最佳报价策略,然后以深度调峰成本最低为目标,采用排队法得到深度调峰市场的边际出清价格和各VPP的中标调峰量,在此基础上,第二阶段虚拟电厂综合调峰、售电、售热收益后,以净收益最大为目标进行内部资源优化调度,并考虑到单纯的Shapley分配法不利于发挥各个机组的优点,从而影响小机组的调峰积极性,引入了考虑历史贡献和调峰实现能力的修正系数对分摊法进行修正。从仿真结果可以看出,通过预出清虚拟电厂能选择更好的报价策略,从而取得更高的效益,且当所有参与者都能自发优化报价策略时,市场的调峰成本能有效降低,引入的修正系数能激励更多机组提供更好的调峰辅助服务。

关键词：虚拟电厂博弈热电联产多目标鲁棒后悔度深度调峰

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计及源荷不确定性的综合能源系统优化调度

计及源荷不确定性的综合能源系统优化调度

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作者：董金凤华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

近年来,我国的能源问题日益严重,同时能源利用率低、能源结构老化等问题的存在,使得新能源的开发利用和新型能源体系的建立成为全社会的共识。在这个背景下,集供电、供热和制冷于一体的综合能源系统(integrated energy system,IES)应运... 详细信息

近年来,我国的能源问题日益严重,同时能源利用率低、能源结构老化等问题的存在,使得新能源的开发利用和新型能源体系的建立成为全社会的共识。在这个背景下,集供电、供热和制冷于一体的综合能源系统(integrated energy system,IES)应运而生。综合能源系统以智能电网为基础,能够大大提高能源利用率。然而,系统内部的不确定性使其优化调度面临一定难题。一方面,受天气状况和自然条件的影响,可再生能源出力具有很强的不确定性,且随着系统中可再生能源渗透率的不断提高,系统运行风险会逐渐增大;另一方面,IES中用户负荷种类众多且难以准确预测。在源荷双侧不确定性情况下,如何实现多能源的协同利用,是IES优化调度面临的关键问题。因此,本文基于随机理论,对计及源荷不确定性的综合能源系统优化调度进行了研究。首先,针对冷热电负荷需求的随机性和不匹配性,考虑到人体对温度有一定的适应能力,本文将风、光发电机组与燃气轮机冷热电联产(combined cooling heating and power,CCHP)系统结合,创建了一种基于综合需求响应的源荷协调CCHP系统,同时采用典型场景集考虑新能源出力的不确定性,建立优化调度模型。该模型以最小化系统经济成本为目标,利用免疫遗传算法求解,探讨了系统经济调度成本与不同需求响应模式以及温度偏差的关系,并对系统是否引入电加热设备进行讨论。算例分析表明,基于需求响应和多能互补的CCHP系统优化调度方法,能有效降低综合运行成本,具有显著的经济及社会价值。其次,针对商业园区负荷资源种类众多且容易受用户用能规律影响的问题,本文建立了商业园区IES模型,其次在对系统中各设备的能量转化进行建模的基础上,充分考虑了屋顶光伏出力和用户冷、热、电负荷的不确定性,构建了基于机会约束规划(chance constrained programming,CCP)的商业园区IES优化调度模型。该模型以运行成本最小为目标,通过随机模拟技术和改进免疫遗传算法相结合的方法实现模型求解。对于CCP模型中可能存在的失负荷情况,建立相应量化指标。重点分析了不同需求响应模式、置信水平以及预测精度下的调度结果,从而为平衡经济性和可靠性的IES运行提供指导。最后,本文在鲁棒优化的思想上,利用最小鲁棒后悔度准则设计综合能源系统优化调度策略。首先,采用区间模型表示光伏出力和用户冷负荷的不确定性,其次将日前能量市场和实时能量市场相结合,建立经济优化调度模型,在此基础上考虑决策者的后悔心理,建立基于鲁棒后悔度的综合能源系统优化调度模型并进行求解。算例分析表明,该优化调度方案可以有效降低决策者的后悔心理,得到既保障系统鲁棒性同时又不过分保守的决策方案。

关键词：综合能源系统优化调度源荷不确定性冷热电联产综合需求响应机会约束规划鲁棒后悔度

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